【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及電力系統頻率穩定控制，尤其涉及一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法。
技術介紹
1、新能源在全球范圍內正呈現出大規模、高增速的發展態勢，電力系統電源結構正發生著變化，傳統火、水電雖依然占據主導，但新能源機組逐步替代越來越多常規電源在電網中占據更加重要的地位。近年來，多地區的新能源開發利用高速增長。同時，不斷上升的新能源裝機占比給電力系統的安全運行帶來挑戰，系統頻率的穩定和恢復變得更加困難。
2、一方面，傳統發電電源具有機械慣量，在發生極端擾動時，這些機械慣量可以為系統提供慣性支撐，有助于系統頻率的穩定和恢復。而新能源電源通過電力電子接口與電力系統連接，這些電力電子設備使得新能源機組可以更靈活地控制電能的輸出，但同時也減少了機械慣量，導致其呈現弱慣量的特點；且新能源機組通常運行在最大功率跟蹤模式，以最大化電能輸出。這種控制策略有助于新能源機組在電網頻率發生變化時更積極地跟隨變化，而不會像傳統機組那樣保持穩定的慣量支撐；另外，新能源機組的輸出功率受到自然資源的變化(如風速、日照等)的影響，導致電力輸出波動性較大。為了提高電網對這種波動性的適應能力，新能源機組通常被設計成更加靈活響應電網需求的形式，這也導致其呈現弱慣量或無慣量的特點。
3、另一方面，大功率、遠距離直流輸電線路占比的不斷提高，增大了電力系統安全運行的風險。一旦發生直流閉鎖故障，電網的實際發電量與負荷需求之間將出現嚴重不平衡，極大增加了系統頻率失穩的概率。因此，不斷提升的新能源裝機容量和大規模高壓直流輸電線路的接入，給電
4、一次調頻作為維持頻率穩定的重要手段，其調頻能力取決于參與調頻機組的有功調節特性，如調差系數、再熱時間常數、高壓渦輪系數、限幅、死區等調頻參數。在我國并網電源一次調頻現行標準中明確規定了各類電源一次調頻可調參數范圍及動態性能指標，且電源調速器動態響應特性及調頻死區與調差率相對固化，而調速器限幅參數可調范圍相對靈活。因此，如何對一次調頻的調頻資源進行優化配置，以提升系統頻率主動支撐能力，成為新能源參與系統調頻所面臨的重要問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的是提供一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，針對含風、光、儲不同調頻資源的發電系統進行調頻參數優化計算，以合理利用各類調頻資源，實現各類調頻資源的協同互補，改善風光集群的頻率主動支撐能力，保證電力系統的安全穩定運行。
2、為實現上述目的，本專利技術提供了一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，包括以下步驟：
3、s1、分別刻畫風電、光伏、火電和儲能電站的頻率響應特性，建立包含限幅環節的風光集群頻率響應模型；
4、s2、基于差分法獲得風光集群頻率響應模型的離散化形式；
5、s3、根據發電成本和場站備用容量，以最大化集群的頻率支撐能力為目標，建立調頻參數優化模型。
6、優選的，在步驟s1中，建立包含限幅環節的風光集群頻率響應模型，具體過程如下：
7、s11、根據各類電源的響應外特性，分別刻畫風電、光伏、火電和儲能電站的頻率響應特性，如下所示：
8、
9、其中，δpg、δpw、δpp、δpb分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的有功調整量；分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能經限幅環節后的有功調整量；tr表示火電等值機組的再熱時間常數；fh表示等值機組的高壓缸功率比例；tw、tp、tb分別表示風電、光伏、電化學儲能的頻率控制環節等效一階慣性延時常數；s是拉普拉斯變換的復變量；
10、s12、基于各類電源的限幅環節對頻率動態響應的影響，建立風光集群的頻率響應模型，如下所示：
11、
12、其中，hs表示系統總慣量，d表示系統阻尼系數，δpe表示系統有功功率變化量；分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的調頻備用有功調整限幅；kg、kw、kp、kb分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的等效一次調頻增益；hw、hp、hb分別表示風電、光伏、電化學儲能的等效慣性時間常數；δf表示發生擾動后風光集群的頻率偏差。
13、優選的，在步驟s2中，基于差分法獲得風光集群頻率響應模型的離散化形式，包括以下步驟：
14、s21、基于差分法，建立系統頻率偏差的差分方程，如下所示：
15、
16、其中，δfn表示第n個差分步長的系統頻率偏差，dn表示差分步長，δpg,n-1、δpw,n-1、δpp,n-1、δpb,n-1分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能在第n-1個差分步長的有功調整量；
17、s22、基于差分法，建立各類電源擾動后有功功率調整量的差分方程，如下所示：
18、
19、其中，分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能在第n-1個差分步長時經限幅環節后的有功調整量；
20、s23、由于引入限幅環節導致出現非線性環節，利用大m法對非線性環節進行線性化轉換，如下所示：
21、
22、在目標函數中增加頻率偏差，對包含min運算函數的非線性約束環節進行線性化的轉換。
23、優選的，在步驟s3中，建立調頻參數優化模型，具體過程如下：
24、s31、根據發電成本和場站備用容量，以最大化集群的頻率支撐能力為目標，建立調頻參數優化目標函數，如下所示：
25、
26、min(f1+f2+f3)(21)
27、
28、其中，f1為系統發電成本，f2為系統調頻備用成本，f3為頻率偏差；分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的發電成本；分別表示風電、光伏、電化學儲能的調頻備用成本；分別表示風電、光伏、電化學儲能在第n個差分步長的調頻備用；cffr表示頻率偏差系數；
29、s32、基于系統的運行安全邊界及頻率支撐要求建立約束條件，如下所示：
30、pg+pw+pp+pb＝pe?(25)
31、
32、
33、
34、δfmin≤δf≤δfmax?(38)
35、kw,min≤kw≤kw,max?(39)
36、hw,min≤hw≤hw,max?(40)
37、kp,min≤kp≤kp,max?(41)
38、hp,min≤hp≤hp,max?(42)
39、kb,min≤kb≤kb,max?(43)
40、hb,min≤hb≤hb,max?(44)
41、其中，pg、pw、pp、pw分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的有功出力；pe表示電力系統的有功功率缺額；分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的上、下調頻備用；分別表示火電、風電、光伏、電化學儲能的有功出力上、下限幅；δfmax、δfmin分別表示頻率偏差上、下本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，其特征在于，在步驟S1中，建立包含限幅環節的風光集群頻率響應模型，具體過程如下：
3.根據權利要求1所述的一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，其特征在于，在步驟S2中，基于差分法獲得風光集群頻率響應模型的離散化形式，包括以下步驟：
4.根據權利要求1所述的一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，其特征在于，在步驟S3中，建立調頻參數優化模型，具體過程如下：
【技術特征摘要】
1.一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種考慮風光聯合調頻的風光集群調頻控制參數優化方法，其特征在于，在步驟s1中，建立包含限幅環節的風光集群頻率響應模型，具體過程如下：
3.根據權利要求1所述的一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：王宣元，劉蓁，謝歡，盧文清，曹天植，王昊，梁倍華，王程，李長宇，畢天姝，李善穎，嚴乙桉，劉瑛琳，李嘉賢，
申請(專利權)人：國網冀北電力有限公司，
類型：發明
國別省市：
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